Erwan Allys : une médaille de bronze pour son expertise à l'interface entre astrophysique et science des données
Enseignant-chercheur, maître de conférences au Laboratoire de Physique de l'ENS depuis 2022 (LPENS, CNRS / ENS-PSL / Sorbonne Université / Université Paris Cité), Erwan Allys travaille au développement et aux applications, tant astrophysiques que cosmologiques, de nouvelles approches statistiques empruntant à la science des données. Il a notamment été le premier à importer dans le domaine de l’astrophysique les « Scattering Transforms » qui permettent de caractériser très efficacement, sans apprentissage préalable, les structures d'images complexes.
Il a ainsi a ouvert un champ de recherche visant à modéliser et séparer les composantes des observations astrophysiques dans des contextes aussi variés que l’étude du milieu interstellaire ou la recherche des traces de l’univers primordial. Au sein d’une équipe au LPENS, il développe ainsi des outils hybrides à la croisée de la physique, des mathématiques appliquées et de l’IA, pour mieux comprendre les signaux faibles de l’univers primordial et ainsi lever le voile sur les premiers instants du cosmos.
Filaments, tourbillons, cavités : comment caractériser et modéliser fidèlement des structures complexes de l’Univers avec, parfois, seulement quelques observations ? Cette question est au cœur des travaux d’Erwan Allys, maître de conférences au Laboratoire de Physique de l’ENS (LPENS). Depuis sa thèse en 2017, qui portait sur la cosmologie au-delà des modèles classiques, il a initié une nouvelle thématique de recherche combinant l’astrophysique fondamentale avec des techniques avancées d’analyse de données, les « Scattering Transforms » - développées par l’équipe de Stéphane Mallat également à l’ENS Paris. Ces transformées, inspirées des réseaux de neurones et ne nécessitant pas d’apprentissage préalable, permettent de décrire statistiquement les formes et les structures présentes dans des images astrophysiques. « Mes premiers travaux ont consisté à adapter ces statistiques à certains processus astrophysiques, et montrer que cela permettait, même à partir d’une seule de leur image, d’en construire des modèles extrêmement réalistes » explique-t-il.
Ces méthodes servent notamment à distinguer les différents signaux présents dans les observations du ciel, comme l'émission de la poussière interstellaire et du gaz de notre Galaxie. Parmi ses résultats les plus saillants : en utilisant seulement deux images, il est parvenu à séparer l’émission infrarouge de notre propre galaxie de celle émise par les autres galaxies de l’Univers.
Aujourd’hui, il étend ces méthodes afin de traiter des ensembles de données encore plus complexes. Son objectif : détecter un signal cosmologique extrêmement faible dans les émissions micro-ondes, un mode spécifique de polarisation de ce que l’on appelle le fond diffus cosmologique - un rayonnement très ancien émis juste après le Big Bang mais caché derrière l’émission beaucoup plus forte de notre Galaxie.
Parallèlement à ses activités de recherche, Erwan Allys s’investit dans la formation des futurs enseignants en tant que directeur adjoint de la préparation à l’agrégation de physique à l’ENS. La médaille de bronze salue son engagement et la reconnaissance de ses travaux au sein de la communauté scientifique. « La recherche est un travail collectif, qui demande notamment de renouveler sans cesse notre enthousiasme et notre imagination dans les moments de réussites comme dans les moments de doute. »